DE60311790T2 - METHOD FOR COMPLETING A RESERVOIR ZONE WITH A MAGNETORHEOLOGICAL LIQUID - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Öl aus einer Quelle über ein Bohrloch, wobei ein Dichtfluid über das Bohrloch in die Quelle eingebracht wird, um den Wasseranteil des gewonnenen Öls zu reduzieren.The The invention relates to a method for recovering oil from a Source over a wellbore wherein a sealing fluid is introduced into the well via the wellbore is used to reduce the water content of the recovered oil.
Ein derartiges Verfahren wurde bereits von Bailey, W. et al. beschrieben (Oilfield Review, Spring, Seiten 30 bis 51 (2000)). In dieser Publikation werden wasserlösliche Polymere in das Bohrloch eingebracht, welche in-situ gelieren. Dieses Verfahren wird verwendet, um die Menge an Wasser zu begrenzen, das zusammen mit dem Öl hochgefördert wird, da bei Bohrungen sowohl zur See als auch an Land häufig eine große Menge an Wasser zusammen mit dem Öl gefördert wird. Dieses Wasser muss getrennt werden, was nicht nur zusätzliche Kosten bedingt, sondern außerdem in verantwortlicher Weise gereinigt werden muss, bevor es abgelassen werden kann. Ein weiteres Problem, das beim Bohren nach Öl auftritt, besteht in der Bildung von Wasserfingern, die bewirken, dass der Ertrag der Quelle auf unwirtschaftliche Werte absinkt, während bezogen auf absolute Mengen immer noch eine lohnenswerte Menge an Öl in der Quelle vorhanden ist. Ein Teil dieses Problems ist durch die Tatsache bedingt, dass Wasser eine viel geringere Viskosität als das zu gewinnende Öl aufweist. Von Beginn an, oder im Verlauf der Zeit, sind eine oder mehrere Wasserschichten vorhanden, wobei dieses Wasser relativ einfach hochgefördert wird, was sich für den Ölertrag nachteilig auswirkt. Durch Einbringen einer gelerzeugenden Polymerlösung werden die wasserführenden Schichten blockiert. Dieser Lösungsansatz vergößert den Ölertrag und/oder verringert den Wassergehalt des geförderten Öls.One such method has already been described by Bailey, W. et al. described (Oil Field Review, Spring, pages 30 to 51 (2000)). In this publication become water-soluble Polymers introduced into the well, which gel in situ. This Method is used to limit the amount of water that together with the oil highly promoted is, as in drilling both at sea and on land often one size Amount of water is pumped together with the oil. This water needs be separated, which not only requires additional costs, but Furthermore must be cleaned in a responsible manner before it is drained can be. Another problem that occurs when drilling for oil is in the formation of water fingers, which cause the yield the source drops to uneconomic levels while sourced on absolute quantities still a worthwhile amount of oil in the Source is available. Part of this problem is by the fact Due to that, water has a much lower viscosity than that to gaining oil having. From the beginning, or over time, are one or several layers of water present, this water is relatively easy highly promoted what will happen the oil yield adversely affects. By introducing a gel-producing polymer solution the aquifer Layers blocked. This approach increases the oil yield and / or reduces the water content of the extracted oil.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein weiterentwickeltes Verfahren bereitzustellen, mit dem ein größerer Grad an Kontrolle möglich ist.The The aim of the invention is an advanced process to provide, with a greater degree at control possible is.
Zu diesem Zweck ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtfluid eine magnetorheologische Flüssigkeit ist, die in poröse Schichten eingebracht wird, nachdem das Einbringen eines Magnetfeldes angewandt wird, um die Viskosität des Fluids zu vergrößern oder dieses sogar zu verfestigen, mit dem Ergebnis, dass die porösen Schichten in gewissen Graden undurchdringlich werden, und im Anschluss daran die Obstruktion (Undurchdringlichkeit) von mindestens einer ölführenden porösen Schicht durchbrochen wird.To For this purpose, the method according to the invention is characterized that the sealing fluid is a magnetorheological fluid that is in porous layers is introduced after applying a magnetic field applied is going to change the viscosity of the fluid to enlarge or this even solidify, with the result that the porous layers become impenetrable in certain degrees, and afterwards the obstruction (impenetrability) of at least one oil-bearing porous Layer is broken.
Im Gegensatz zur Ausbildung von Gel kann die Viskosität eines magnetorheologischen Fluids genau reguliert werden und ist reversibel. Gemäß der Erfindung durchdringt das magnetorheologische Fluid poröse Schichten. Bei diesen kann es sich sowohl um ölführende als auch wasserführende Schichten handeln. Der geringere Strömungswiderstand wasserführender Schichten ermöglicht, dass das magnetorheologische Fluid tiefer in diese eindringt. Dann wird das Magnetfeld aktiviert, vorzugsweise mittels eines Elektromagneten. Auf dem Niveau einer ölführenden Schicht wird eine relativ dünne und schwache Obstruktion erzeugt, und auf dem Niveau einer wasserführenden Schicht wird eine relativ dicke und starke Obstruktion ausgebildet. Die schwache Obstruktion wird nun durchbrochen, hingegen bleibt die starke Obstruktion intakt. Dies kann aufgrund der Wiederaufnahme des Bohrvorgangs erfolgen, was bewirkt, dass eine Kraft auf das viskosere oder sogar verfestigte magnetorheologische Fluid ausgeübt wird. Mit anderen Worten wird das Durchbrechen einer Obstruktion dadurch realisiert, dass unterschiedliche Drücke an den beiden Seiten der Obstruktion beaufschlagt werden. Um dies zu realisieren, kann der hydrostatische Druck im Bohrloch verringert werden (Flüssigkeit im Bohrloch wird hoch- und/oder herausgepumpt). Alternativ kann, wenn ein Injektionsbohrloch vorhanden ist, der Druck am Injektionsbohrloch vergrößert werden. Da die Obstruktion in einer ölführenden Schicht geringere Dicke hat, ist dort der schwächste Punkt und es erfolgt ein Durchbruch, hingegen bleibt die der wasserführenden Schicht intakt. Wenn kein Durchbruch auftritt, wird die Stärke des Magnetfeldes verringert, was bewirkt, dass die Stärke der Obstruktion verringert wird, bis das Öl durch die Obstruktion in der ölführenden Schicht durchbricht. Ein wichtiger Aspekt liegt darin, dass das magnetorheologische Fluid nicht bei einem genau bestimmten Ort eingebracht zu werden braucht, d. h. es nicht erforderlich ist, den genauen Ort der wasserführenden Schicht oder einer ölführenden Schicht zu kennen. Der magnetische Bestandteil kann ein beliebiger magnetischer Bestandteil, wie beispielsweise ein paramagnetischer Bestandteil, und vorzugsweise ein ferromagnetischer Bestandteil sein. Für den Fachmann ist es klar, dass die Menge des magnetischen Bestandteils in einem weiten Bereich verändert werden kann, in Abhängigkeit von den Anforderungen bezüglich der Verformbarkeit während des Aushärtens. Mindestens 80 % der Partikel des partikelförmigen Bestandteils hat eine Größe zwischen 0,00005 bis 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,0005 und 0,5 mm. Es ist wichtig, dass die Partikel in ausreichender Weise mit dem umgebenden Aushärtefluid interagieren (Kohäsion/Adhäsion), damit sie zur Beeinflussung des Strömungsverhaltens befähigt sind. Die Viskosität sollte bei der gewählten Feldstärke auf mindestens das Zweifache, und vorzugsweise mindestens das Zehnfache vergrößert werden. Optional können die Partikel mit einer Beschichtung versehen sein und können in ein größeres Objekt wie beispielsweise eine Kugel eingeschlossen sein. Gegebenenfalls kann auch eine Beschichtung die Partikel gegen Oxidation schützen. Auf diese Weise kann sogar eine begrenzte Menge des eigentlichen magnetischen Bestandteils einen starken Effekt auf das Bohrfluid haben, was möglicherweise im Hinblick auf die Kosten bevorzugt wird. Während des Aushärtens hat das angelegte Magnetfeld für gewöhnlich eine Stärke von mindestens 0,01 und vorzugsweise mindestens 0,05 Tesla, beispielsweise zwischen 0,05 und 0,5 Tesla. Zusätzlich zu den bekannten magnetorheologischen Fluiden gibt es auch Ferrofluide. In einem Ferrofluid ist jedes magnetisches Partikel (von beispielsweise 15 nm) eine separate Domäne. Ferrofluide können bei der vorliegenden Erfindung nicht verwendet werden, da das Anlegen eines Magnetfeldes die Viskosität nicht, oder nur geringfügig vergrößert. Es sei angemerkt, dass, wenn derartige einzelne Domänenpartikel zu größeren Partikeln zusammengeballt sind, beispielsweise durch Einschluss in kolloidale Silica (Siliciumdioxid), Partikel erzeugt werden, die mehrere Domänen beinhalten, und auf diese Weise befähigt sind, dem Fluid magnetorheologische Eigenschaften zu erteilen. Diese sind für die Erfindung von Nutzen. Als Material zur Herstellung des magnetorheologischen Bohrfluids wird bevorzugt, gemahlenen Magnetit zu verwenden, welcher sehr kostengünstig ist.In contrast to the formation of gel, the viscosity of a magnetorheological fluid can be precisely regulated and is reversible. According to the invention, the magnetorheological fluid permeates porous layers. These can be both oil-bearing and water-bearing layers. The lower flow resistance of water-bearing layers allows the magnetorheological fluid to penetrate deeper into it. Then the magnetic field is activated, preferably by means of an electromagnet. At the level of an oil-bearing layer, a relatively thin and weak obstruction is created, and at the level of a water-bearing layer, a relatively thick and strong obstruction is formed. The weak obstruction is now broken, but the strong obstruction remains intact. This may be due to the resumption of the drilling operation, which causes a force to be applied to the more viscous or even solidified magnetorheological fluid. In other words, obstruction breakthrough is realized by applying different pressures to both sides of the obstruction. To achieve this, the hydrostatic pressure in the wellbore can be reduced (fluid in the wellbore is pumped up and / or out). Alternatively, if an injection well exists, the pressure at the injection well can be increased. Since the obstruction in an oil-bearing layer has smaller thickness, there is the weakest point and there is a breakthrough, while the water-bearing layer remains intact. If no breakthrough occurs, the strength of the magnetic field is reduced, causing the strength of the obstruction to be reduced until the oil breaks through the obstruction in the oil-bearing layer. An important aspect is that the magnetorheological fluid need not be introduced at a precise location, that is, it is not necessary to know the exact location of the water-bearing layer or an oil-bearing layer. The magnetic component may be any magnetic component, such as a paramagnetic component, and preferably a ferromagnetic component. It will be understood by those skilled in the art that the amount of magnetic component can be varied over a wide range, depending on the requirements for ductility during cure. At least 80% of the particles of particulate matter have a size between 0.00005 to 5 mm, preferably between 0.0005 and 0.5 mm. It is important that the particles interact sufficiently with the surrounding curing fluid (cohesion / adhesion) to be able to affect the flow behavior. The viscosity should be increased to at least two times, and preferably at least ten times, at the selected field strength. Optionally, the particles may be provided with a coating and may be enclosed in a larger object such as a sphere. Optionally, a coating can protect the particles against oxidation. That way, even a limited amount of the actual likes have a strong effect on the drilling fluid, which may be preferred in terms of cost. During curing, the applied magnetic field usually has a magnitude of at least 0.01 and preferably at least 0.05 Tesla, for example between 0.05 and 0.5 Tesla. In addition to the known magnetorheological fluids, there are also ferrofluids. In a ferrofluid, each magnetic particle (for example 15 nm) is a separate domain. Ferrofluids can not be used in the present invention because the application of a magnetic field does not increase the viscosity, or only slightly increases it. It should be noted that when such single domain particles are aggregated into larger particles, for example by inclusion in colloidal silica (silica), particles are created which contain multiple domains and are thus capable of imparting magnetorheological properties to the fluid. These are useful for the invention. As the material for producing the magnetorheological drilling fluid, it is preferable to use milled magnetite, which is very inexpensive.
Keine der zuvor erwähnten Publikationen beschreibt die Verwendung eines magnetorheologischen Fluids und das Durchbrechen einer Obstruktion, die bei einer ölführenden Schicht angewendet werden.None the aforementioned Publications describes the use of a magnetorheological Fluids and the breaking of an obstruction in an oil-bearing Layer are applied.
In der Dissertation von Folkert Wessel werden auf Seite 36 mehrere Anwendungen von magnetorheologischen Fluiden zum Undurchdringlichmachen von Schichten beschrieben. Es wird nicht erwähnt oder vorgeschlagen, eine vorgesehene Obstruktion zu durchbrechen.In of the dissertation by Folkert Wessel on page 36 several Applications of magnetorheological fluids to impenetrable described by layers. It is not mentioned or suggested one to break the intended obstruction.
Als magnetorheologisches Fluid wird bevorzugt, ein wässriges magnetorheologisches Fluid einzubringen.When Magnetorheological fluid is preferred, an aqueous magnetorheological To introduce fluid.
Dies hat eine größere Tendenz, in die wasserführenden Schichten einzudringen.This has a greater tendency into the aquifer Penetrate layers.
Das magnetorheologische Fluid weist weiter vorzugsweise ein aushärtendes Bestandteil auf, das in Anwesenheit des angelegten Magnetfeldes und nach dem Gewinnen von etwas Öl aushärtet.The Magnetorheological fluid further preferably has a curing Component in the presence of the applied magnetic field and after getting some oil cures.
Dann kann zu einem speziellen Moment das elektromagnetische Feld deaktiviert werden, und optional der Elektromagnet aus dem Bohrloch entfernt werden. Der aushärtende Bestandteil kann langsamer als herkömmliche aushärtende Bestandteile aushärten, so dass dieser bei der Wiederaufnahme der Ölentnahme möglicherweise noch nicht ausgehärtet ist (Durchbrechen einer Obstruktion der ölführenden Schicht). Ein Fachmann ist ohne Weiteres befähigt, eine geeignete Zeitdauer zu wählen.Then can deactivate the electromagnetic field at a special moment and, optionally, the electromagnet can be removed from the wellbore. The hardening Ingredient can harden more slowly than conventional thermosetting ingredients, so that it may not have cured yet when resuming oil extraction (Breaking an obstruction of the oil-bearing layer). A specialist is easily qualified to choose an appropriate period of time.
Der aushärtende Bestandteil weist vorzugsweise ein vernetzendes Polymer auf, das in Anwesenheit des angelegten Magnetfeldes einer Vernetzungsreaktion unterliegt, die ein Aushärten des magnetorheologischen Fluids verursacht.Of the curing Component preferably comprises a crosslinking polymer, the in the presence of the applied magnetic field of a crosslinking reaction subject to curing caused by the magnetorheological fluid.
Somit wird auf einfache Weise gewährleistet, dass die wasserführende Schicht permanent abgedichtet wird.Consequently is easily ensured that the aquifer Layer is permanently sealed.
Das magnetorheologische Fluid enthält vorzugsweise 5 bis 50 Vol.-% magnetische oder magnetisierbare Partikel.The contains magnetorheological fluid preferably 5 to 50% by volume of magnetic or magnetizable particles.
Man kann für einen geringeren Gehalt optieren, was vom wirtschaftlichen Standpunkt aus attraktiv ist, wenn das Anlegen eines relativ stärkeren elektromagnetischen Feldes keine echten Probleme darstellt, und umgekehrt.you can for opt for a lower salary, from an economic point of view is attractive when applying a relatively stronger electromagnetic Feldes is not a real problem, and vice versa.
Die magnetischen oder magnetisierbaren Partikel sind vorzugsweise stark magnetisch oder magnetisierbar. Dies begrenzt die erforderliche Stärke des Magnetfeldes. Die magnetischen oder magnetisierbaren Partikel werden daher vorzugsweise aus Magnetit-, Eisen-/Kobalt- und Vanadium-Verbindungen gewählt.The Magnetic or magnetizable particles are preferably strong magnetic or magnetizable. This limits the required Strength of the magnetic field. The magnetic or magnetizable particles are therefore preferably made of magnetite, iron / cobalt and vanadium compounds selected.
Gemäß einer vorteilhaften Anwendung wird nach Anlegen des Magnetfeldes Säure eingebracht, um die Porosität der ölführenden Schicht zu vergrößern.According to one Advantageous application is introduced after applying the magnetic acid to the porosity the oil-bearing To increase layer.
Säure kann auf zwei Weisen eingebracht werden. Bei der ersten kann die Säure bei einem solchen Druck eingebracht werden, dass die Obstruktion der ölführenden Schicht durchbrochen wird und die Säure ihren Weg in die ölführende Schicht findet, wo sie die Porosität der ölführenden Schicht vergrößert. Bei der zweiten kann zuerst die Obstruktion der ölführenden Schicht durch Bohren durchbrochen werden (wobei dabei wiederum die Obstruktion der wasserführenden Schicht intakt gehalten wird, und danach wird die Säure in einfacher Weise eingebracht. Insbesondere für die erste Option kann bevorzugt werden, diese in Form von in Öl enthaltener Säure einzubringen.Acid can be introduced in two ways. At the first, the acid may be added be introduced such a pressure that the obstruction of the oil-bearing Layer is broken and the acid makes its way into the oil-bearing layer Finds where to get the porosity the oil-bearing Layer enlarged. at the second can be the obstruction of the oil bearing layer by drilling first be broken (which in turn the obstruction of the aquifer Layer is kept intact, and then the acid becomes easier Way introduced. In particular for the first option may be preferred These are in the form of in oil contained acid contribute.
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